JP5008238B2 - Surge prevention device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
発明の背景
本発明は高圧の酸素のようなガスを取り扱う装置に関するものである。また、本発明は酸素の流れを制御する弁に関するものであり、高圧サージを減少させ、又は防止するシステムに関するものである。
【0002】
既知の高圧酸素送給システムは酸素シリンダ、シリンダ弁、及び圧力調整器を設けている。酸素シリンダには米国では154.7kg/cm2(2200psi)、又はそれ以上の圧力で、他の国では210.9kg/cm2(3000psi)を越える圧力で純粋な酸素を充填している。圧力調整器への酸素の流れを停止させるため、シリンダ弁を酸素シリンダに取り付けている。圧力調整器はタンク、即ち酸素シリンダの圧力を14.1kg/cm2(200psi) 以下の圧力まで減少させるように設計されている。米国における大部分の圧力調整器はタンクの圧力を約3.5kg/cm2(50psi)まで減少させるように設計されている。ヨーロッパにおける代表的な圧力調整器はタンクの圧力を約4.2kg/cm2(60psi)まで減少させている。
【0003】
既知の酸素システムの弁を急速に開いた時、好ましくない高圧サージが圧力調整器に加わる。この技術分野では、このような高圧サージを防止することが必要であり、発火の危険があるガスの温度の上昇を防止することが必要である。
【0004】
悪い環境下で使用され、及び/又は熟練していない職員によって使用された可搬式の酸素システムは、酸素圧力調整器が故障する危険が高い。可搬式の酸素システムは事故現場での緊急の酸素補給や、心臓発作のような医療上の緊急時、及び患者の移送の場合に使用される。酸素療法のため、主要な酸素供給源として酸素濃縮機を使用して、家庭で治療を行っている患者は電源が故障した場合に備えて、酸素シリンダを用意して置く必要がある。また、家庭で治療を行っている患者でも、家の外に移動した場合、酸素シリンダを使用する。従って、高圧サージの発生を減少させ、又は無くすることができる弁であって、このような可搬式のシステムに容易に使用できる弁が必要である。その他の使用としては、患者を移送するために、酸素シリンダを使用している病院での使用がある。また、病院では、緊急時の予備として酸素シリンダを使用している。
【0005】
既知のサージ抑止装置は米国特許第3841353号(Acomb)、第2367662号(Baxter等)、及び第4172468号(Ruus)に示されている。これ等の装置は全て、次の欠点の1つ、又はそれ以上を有する。即ち、現存するシステムの欠点は、ピストンが比較的大きいため、応答が遅いこと、比較的本体が長く、複雑な構造のため、価格が高いこと、又は種々の位置に装置を位置決めするのが困難な構造を有することである。
【0006】
Acombの米国特許第3841353号はシリンダ弁に一体化したサージ抑圧装置を有するサージ防止酸素シリンダを開示している。この装置は機能を行うため、ばね力に抗する力が必要である。この装置でのばね力に抗する力は弁ハンドルに連結されたステムによって得ている。更に、放出オリフィスが詰まった時、弁を通じてガスは流れず、使用するためのガスの供給が得られない。その場合、使用者はタンクが一杯なのに、空になったと思い込み、そのような誤解による危険が伴う。
【0007】
Baxter等の米国特許第2367662 号は溶接システムのための圧力衝撃吸収装置を開示している。この装置は中心に孔を貫通した細長いピストンを使用している。この細長いピストンは慣性モーメントを増大しているため、ピストンが圧力サージに反応する時間が長くなる欠点がある。また、この長い孔を通じて流れるガスの流量を制御するためには必然的に厳密な公差を必要とする。また、細長いピストンに衝合するばねを設置するため、装置は比較的大きくなってしまう。
【0008】
Ruusの米国特許第4172468 号は2個の部分から成る細長いピストンを有する酸素調整器付き供給システムのための圧力衝撃吸収装置を開示している。このピストンの細長い構造は慣性モーメントを増大しているため、ピストンが圧力サージに反応するのに必要な時間が長くなっている。また、2個の部分から成るピストンは複雑性と、製作コストとを増大している。更に、この装置で、制限通路が詰まった時、ガスが流れなくなり、Acomb の米国特許第3841353 号と同様、タンクが一杯なのに、空になったものと思い込む危険がある。
【0009】
発明の要約
本発明は第1流量でガスを流すための第1流路と、一層多い流量でガスを流す第2流路と、第1方向に動いて第1流路を開き第2流路を開くことを可能にし、第2方向に動いて第2流路を開くハンドルとを有する装置を設けることによって先行技術の欠点を大幅に解消する。本発明の好適な実施例では、この装置はサージ防止弁である。
【0010】
本発明の一態様によれば、ハンドルは軸線方向に動いて第1流路を開き、回転方向に動いて第2流路を開く。本発明の好適な実施例では、第2流路を開くことを可能にするためには、ハンドルを軸線方向に動かす必要がある。しかし、本発明はここに図示し、詳細に説明する好適な実施例に限定されない。
【0011】
本発明の他の態様によれば、第1方向の反対方向にハンドル部材を押圧するためにばねを使用する。更に、掛合可能なトルクユニットを採用して、ハンドルからトルクを伝え、第2流路を開く。本発明の好適な実施例では、ばねを圧縮して、トルクユニットを掛合させる。
【0012】
また、本発明は高圧酸素シリンダに使用する弁のようなサージ防止弁に関する。このサージ防止弁は導入口と送出口とを有するハウジングを有する。シ−ルユニットを使用して、導入口から送出口までの流路を閉じるようにし、シ−ルユニットには放出路を設ける。また、放出路を開くため、及びシ−ルユニットを動かして主流路を開くためのアクチュエータをこの弁に設ける。
【0013】
望ましければ、シ−ルユニットをハウジングに螺着する。このように構成すれば、アクチュエータを使用して、螺旋状にシ−ルユニットを弁座に対し接近し、離間するように動かし、主流路を開く。更に、放出路を閉じるため、弁ロッドを設けてもよい。この弁ロッドをシ−ルユニット内に摺動するように設置する。
【0014】
また、本発明は高圧弁の操作の方法に関する。この方法は第1流量で第1路にガスを流すのが可能になる方向にハンドルを動かす工程(1)と、次に一層多い流量で第2路にガスを流す第2方向にハンドルを動かす工程(2)とを有する。また、この方法は弁を閉じる工程を有する。本発明の好適な実施例によれば、この方法には使用者まで、又は(人口呼吸器のような)目的の装置まで、圧力調整器を通じて、酸素を流すことを含む。この方法を使用して圧力調整器内への流量を徐々に増大し、システム内での高圧サージの形成を防止する。
【0015】
本発明の他の好適な実施例によれば、弁を開く方法は、第1流量で、第1路にガスを流すことを可能にする方向に、ハンドル内でハンドルボタンを動かす工程(1)と、次に、一層多い流量で第2路にガスを流す第2方向に全体のハンドルを動かす工程(2)とを有する。本発明の一態様によれば、このガスを流すことを可能にする方向は軸線方向であり、第2方向は回転方向である。
【0016】
本発明の上述の、及びその他の目的、及び利点は本発明の好適な実施例の次の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の数葉の図面を参照すれば明らかになるであろう。
【0017】
好適な実施例の詳細な説明
同一素子を同一符号で示す図面を参照し、図1に本発明の好適な実施例によって構成した酸素供給システム10を示す。図示のシステム10を以下に詳細に説明する。しかし、本発明は図示のシステム10の特定の要旨に限定されない。
【0018】
図1において、この酸素供給システム10は圧力調整器12と、この圧力調整器12から患者(図示せず)まで酸素を流す導管14と、酸素源16と、酸素が酸素源16から流出するのを防止する柱状弁20とを有する。酸素源16は例えば酸素シリンダである。以下に一層、詳細に説明するように、弁20を開いた時、圧力調整器12内に高圧サージが発生するのを防止するように、弁20を配置する。酸素の他に、本発明は亜酸化窒素、及びその他の濃酸化剤を取り扱うのに使用することもできる。また、本発明は医療システム以外のシステムに使用することができる。例えば、酸素溶接装置に適用することができる。
【0019】
図2において、弁20は導入口24、及び送出口26を有するハウジング22を有する。導入口24は酸素源16に連結されている。送出口26を圧力調整器12に連結する。更に、弁20はシ−ルユニット28、弁ロッド30、及びアクチュエータユニット32を有する。シ−ルユニット28は弁座36にシ−ルするための環状弾性シ−ルパッド34を有する。パッド34を通じて、シ−ルユニット28内の第1バイパス空間38内に酸素を流すため、通路37を設ける。また、シ−ルユニット28は第2バイパス空間40と、放出路42とを有する。
【0020】
弁ロッド30の上端44はアクチュエータユニット32内に固着されている。弁ロッド30の下端は第2バイパス空間40内に摺動可能に設置されている。弁ロッド30は小径部46と、円錐下端48とを有する。小径部46と下端48とを除き、弁ロッド30の残りの部分はほぼ一定直径の円形横断面を有する。この弁ロッド30の横断面の形態により、第1バイパス空間38の上部開口50は図2に示す位置において、ロッド30の下端48によってシ−ルされている。
【0021】
以下に一層詳細に説明するように、弁ロッド30はシ−ルユニット28を通じて、図3に示す位置まで、下方に動かされる。図3の位置では、小径部46が第1バイパス空間38の上部開口50内に位置する。小径部46の横断面積は上部開口50の断面積より小さい。従って、弁ロッド30が図3の位置にある時、酸素は上部開口50を通じて流れる。
【0022】
適当なねじ62によって、シ−ルユニット28はハウジング22に連結されている。ハウジング22に対して、シ−ルユニット28を第1方向に回転することにより、シ−ルパッド34を動かして、このシールパッド34が弁座36に掛合し、シールするようにねじ62を配置する。シ−ルユニット28を反対方向に回転することにより、図4に示す開放位置まで、シ−ルパッド34を弁座36から離すように動かす。この開放位置では、酸素は弁座36を通じて、シールユニット28の周りに流れ、矢印64の方向に送出口26内に流れる。酸素が送出口26の上方のシ−ルユニット28の周りに流れるのを防止するため、シ−ルユニット28とハウジング22との間にOリング66、又はその他適切なシ−ルを設ける。
【0023】
アクチュエータユニット32はピストンユニット70と、このピストンユニット70に固着されたハンドル72と、カバー74とを有する。ピストンユニット70はカバー74内に摺動するように設置される。ピストンユニット70も以下に一層詳細に説明するように、カバー74内で回転することができる。ピストンユニット70はコイルばね76によって(シ−ルユニット28から離れるように)上方に押圧される。必要なら、カバー74をハウジング22に螺着してもよい。
【0024】
ピストンユニット70に形成された開口78、80と、シ−ルユニット28に対し固着されたピン82、84とによってトルクユニットを形成する。図3に示すように、コイルばね76の押圧力に抗して、ピストンユニット70を下方に押圧した時、ピン82、84は開口78、80内に収容される。ピン82、84が開口78、80内に収容されると、ハンドル72に加えられたトルクはシ−ルユニット28に伝えられる。従って、トルクを手動で第1方向にハンドル72に加えると、シ−ルユニット28をハウジング22内に更に下方に動かし、シ−ルパッド34を図2に示すシ−ル位置に押圧する。また、トルクを反対方向に加えると、シ−ルパッド34を螺旋状に弁座36から離して、図4に示す開放位置に動かす。
【0025】
本発明はここに説明し、図示したサージ防止弁20の特定の要旨、及び手段に限定されない。従って、例えば、シ−ルユニット28の開口と、ピストン70に固着されたピンとによって、トルクユニットを形成してもよいし、種々の他の装置、及び機構を使用して、本発明を実施してもよい。
【0026】
このようにして、弁20は図2に示す位置で閉止している。この閉止位置では、酸素はシ−ルパッド34と弁座36との間に流れることができない。更に、閉止位置では、弁ロッド30は第1バイパス空間38の上部開口50をシ−ルしており、酸素は第1バイパス空間38とともに第1流路を構成する第2バイパス空間40内に流入することができない。必要なら、上部開口50内の弁ロッド30に対し、気密なシ−ルを形成するため、適切なOリング88を設けてもよい。
【0027】
弁20は図4に示す位置で開放している。この開放位置では、上述したように、酸素は弁座36を通じて、矢印64で示す第2流路の方向に、シ−ルユニット28の周りに流れ、弁送出口26を経て流出する。弁20を閉止位置から、開放位置に動かすためには、使用者はまず、ピン82、84が開口78、80内に位置するまで、ばね76の押圧力に抗して、ハンドル72に手動で下向きの力を加える。ハンドル72に加わる下向きの力により、ピストンユニット72を軸線方向に、シ−ルユニット28に向け動かす。次に、使用者はハンドル72に開放回転方向にトルクを加え、弁座36から離れるように、シ−ルユニット28を螺旋状に回転させる。このトルクはピストンユニット70を通じ、またトルクユニット78〜84を通じて伝わり、螺着されているシ−ルユニット28を回転させる。図示の構成では、ばね76が図3に示す圧縮位置にあって、トルクユニット78〜84が掛合していない限り、シ−ルユニット28をハンドル72によって回転させることはできない。トルクユニット78〜84が掛合していれば、シ−ルユニット28の回転は可能である。
【0028】
ハンドル72を下方に押圧して、トルクユニット78〜84を掛合させると、弁ロッド30の小径部46を第1バイパス空間38の上部開口50内に動かす。この小径部46が上部開口50内に位置している時、酸素は第2バイパス空間40内に流れ、放出路42を通じて流れる。トルクユニット78〜84が完全に掛合する前、ハンドル72が下方に移動しつつある間、酸素は上部開口50を通じて流れ始めることができる。図示の構成では、シ−ルユニット28が弁座36から螺旋状に持ち上がることができる前に、ハンドル72は図3の中間位置まで移動する必要がある。弁20を開くには、医療用びんの安全キャップを開くのに必要な2段階の操作に非常に似ている「押し」、次に「捩じる」2段階の順次の操作が必要である。使用者がハンドル72を下方に押さないと、シ−ルユニット28を掛合させることはなく、ピストンユニット70はカバー74内で、単に回転するだけである。しかし、本発明はここに説明する好適な実施例に限定されない。
【0029】
従って、図示の弁20はシ−ルパッド34を弁座36から離して動かす前に、第1バイパス空間38及び第2バイパス空間40を経る第1流路としての放出路42を通じて、酸素を送出口26内に放出する。トルクユニット78〜84を掛合させるのに必要な短時間の間に、制限された放出路42を通じて、少量の酸素を放出するから、弁20を次に開いた時、高圧サージがシステム10内に発生するのを十分に防止することができる。従って、弁20を通じて、高圧の酸素が十分に流れる前に、圧力調整器12(図1参照)は比較的緩やかに、制御された第1流量で充満される。弁の開放位置(図4参照)において、弁座36を通ずる酸素の流量は図3に示す中間位置において、放出路42を通ずる流量より著しく多い。
【0030】
この好適な操作方法では、使用者はまず、弁20内で圧力が安定するまで、ハンドル72を押圧する。これにより、第1流路、即ち第1バイパス空間38を開き、緩やかな流量で酸素を流す。ハンドル72を下方に押圧して弁20を開くのに要する時間は圧力調整器12の望ましい徐々の加圧のためには十分である。利用できる時間内に十分な酸素を送出口20に放出する弁20の能力は、例えば、放出路42の横断面積を適切に選択することによって、制御することができる。必要ならば、望ましい開口をシ−ルユニット28に穿孔することによって、放出路42を形成してもよい。一層大きなドリル、又は一層小さなドリルによって一層大きな放出路、又は一層小さな放出路を形成することができる。
【0031】
使用者がこの好適な操作方法を無視しようとしたり、第1バイパス空間38、又は放出路42が詰まっている場合でも、使用者がハンドル72を緩やかに捩じる限り、一層、安全である。従って、使用者は緩やかにハンドル72を捩じるように指示を受ければよい。ハンドル72を捩じることに関する指示に適切に従えば、第1バイパス空間38、又は放出路42の助けがなくとも、弁20は圧力調整器12内の高圧サージをなお防止することができる。しかし、本発明はここに図示し説明した特定の弁部材34、36、及び放出路42の構成に限定されない。
【0032】
図4に示す開放位置では、弁20を通ずるほぼ全ての酸素の流れである第2流量の酸素は矢印64で示す第2流路の方向に移動し、放出路42を通じて流れない。従って、放出路42はガスの流れの中の汚損小粒子によって閉塞することはない。放出路42が詰まったとしても、弁20は目的とする作動装置に酸素をなお供給するように、依然として作動する。
【0033】
弁20を閉じるためには、使用者はばね76の押圧力に抗して、ハンドル72を下方に押圧し、トルクユニット78〜84を掛合させる。次に、ばね76が圧縮されている間に、使用者は手でハンドル72を捩じり、シ−ルユニット28を螺旋状に動かして、弁座36に接触してシ−ルする状態に戻す。ここで、ハンドル72に加わる下方への圧力を釈放すれば、ばね76は弁ロッド30の端部48を引張って、第1バイパス空間38の上部開口50内のシ−ル位置に戻す。
【0034】
図5は本発明の他の実施例により構成された弁100を示し、この弁100は導入口140と送出口114とを有するハウジング130を有する。導入口140は酸素源16に連結されている。送出口114は圧力調整器12に連結されている。更に、弁100はシ−ルユニット124、弁ロッド106、及びアクチュエータユニット142を有する。シ−ルユニット124は弁座146をシ−ルするための環状弾性シ−ルパッド144を有する。第1バイパス138を設け、パッド144を通じて、シ−ルユニット124に酸素を流し得るようにする。シ−ルユニット124も放出路118を有する。
【0035】
弁ロッド106の上端160をハンドルボタン104内に固着する。弁ロッド106の下部を第2バイパス空間116、及び弁空間162内に摺動し得るよう設置する。弁ロッド106は小径部110と円錐下端132とを有する。小径部110と、下端132とを除き、弁ロッド106の残りの部分はほぼ一定直径の円形横断面を有する。弁ロッド106のこの横断面の形態により、図5に示す位置にあるロッド106の下端132によって、第1バイパス空間138のOリング136は第2バイパス空間116を第1バイパス空間138に対しシ−ルする。図6に示すように、弁ロッド106の下端132に組み合わせたOリング136は第1バイパス空間138と第2バイパス空間116との間にシ−ル204を形成する唯一の構成部分である。更に、弁ロッド106の位置に関せず、第1バイパス空間138とOリング136の露出する下面との間に、連続通路202が存在する。従って、ガスは上部開口164を通じて、通過できる。図示のシステムにおいては、誰かが、まず、弁100を開かないで、ガス源16に充填しようとした時でも、Oリング136が開口128内に吹き飛ばされないようにOリング136を保持するバックアップ板として、上部開口164が役立つ。
【0036】
以下に一層、詳細に説明するように、弁ロッド106は下方に動いて、シ−ルユニット124を経て、図7に示す位置に達する。図7の位置では、小径部110は第1バイパス空間138、及び第2バイパス空間116内にある。小径部の横断面積は第1バイパス空間138、及び第2バイパス空間の横断面積より小さい。従って、弁ロッド106が図7の位置にある時、酸素は第1バイパス開口138、第2バイパス開口116を通じて流れる。
【0037】
シ−ルユニット124は適当なねじ126によって、ハウジング130に連結されている。ハウジング130に対し、第1方向にシ−ルユニット24を回転することにより、シ−ルパッド144が弁座146に掛合して、シ−ルするよう、ねじ126を配置する。シ−ルユニット124を反対方向に回転することによって、シ−ルパッド144を弁座146から離して、図8に示す開放位置に動かす。この開放位置では、酸素は弁座146を経て、シ−ルユニット124の周りに、矢印170の方向に流れ、送出口144内に流入する。
【0038】
アクチュエータユニット142はハンドルボタン104、このハンドルボタン104を包囲するハンドル102、ソケット構造112、及びハンドルカバー154を有する。ハンドルボタン104、及びソケット構造112はコイルばね108によって、(シ−ルユニット124から離れるように)上方に押圧される。必要なら、カバー154をハウジング130に螺着する。
【0039】
ハンドル152に形成されたピン120、156と、ソケット構造112と共に、シ−ルユニット124に対し固着されたピン122、158とによってトルクユニットを形成する。図7に示すように、ばね108の押圧力に抗して、ハンドルボタン104を下方に押圧した時、4個のピン122、158、120、156はソケット構造112に収容される。図7の位置では、ソケット構造112によって、ピン122、158、120、156を一ユニットとして動かす。それ故、ハンドル102に加えられたトルクはシ−ルユニット124に伝えられる。従って、トルクを手動で第1方向にハンドル102に加え、シ−ルユニット124をハウジング130内に更に下方に動かし、シ−ルパッド144を図7に示すシ−ルされた位置に押圧する。更に、トルクを反対方向に加え、シ−ルパッド144を弁座146から離れるように、図8に示す開放位置まで螺旋状に動かす。
【0040】
図5に示す位置で弁100は閉止している。この閉止位置では、酸素はシ−ルパッド144と弁座146との間に流れることはできない。更に、この閉止位置では、Oリング136、及び弁ロッド106は第1バイパス空間138をシ−ルしており、酸素は第2バイパス空間116に流れることはできない。上に説明したように、必要ならば、上部開口164内の弁ロッド106に対する気密なシ−ルを形成するため、適切なOリング136を設けることができる。
【0041】
図8に示す位置では弁100は開放している。上述したように、この開放位置では、酸素は弁座146を通じて、矢印170の方向にシ−ルユニット124の周りに流れ、弁送出口114を通じて流れる。弁100を閉止位置から開放位置に動かすには、使用者はまず、ばね108の押圧力に抗して、手動でハンドルボタン104を下方に押圧する。ソケット構造112は弁ロッド106と一体になっているから、ソケット構造112もばね108の押圧力に抗して、包囲する位置まで下方に動く。例えば、圧入による嵌着、又は接着剤により、ソケット構造112を弁ロッド106に対し固着することができる。
【0042】
ハンドルボタン104を下方に押圧することによって、弁ロッド106をシ−ルユニット124に向け軸線方向に動かし、ピン122、158、120、156をソケット構造112内に掛合させる。次に、使用者は開放回転方向にハンドル102にトルクを加え、シ−ルユニット124を弁座146から離すように螺旋状に回転させる。このトルクはハンドル102を通じて、及びトルクユニット112、120、122、156、158を通じて、伝わり、螺着しているシ−ルユニット124を回転させる。図示の構成においては、図7に示す圧縮位置にばね108があって、トルクユニット112、120、122、156、158が掛合しない限り、ハンドル102によってシ−ルユニット124を回転させることはできない。トルクユニット112、120、122、156、158を掛合させれば、シ−ルユニット124を回転させることができる。図面に示すように、ハンドルボタン104をハンドル102の一部として形成し、ハンドル102を握る手の親指によって操作し得るようハンドルボタン104を有利に設置する。
【0043】
トルクユニット112、120、122、156、158を掛合させるため、ハンドルボタン104を下方に押圧することによって、弁ロッド106の小径部110を第1バイパス空間138の上部開口164内に動かす。小径部110が上部開口164内にある時、酸素は第2バイパス空間116内に流入し、放出路118を通じて流れる。トルクユニット112、120、122、156、158が完全に掛合する前であって、ハンドルボタン104が下方に移動している間、酸素は上部開口164を通じて、流れ始めることができる。図示の構成においては、シ−ルユニット124が弁座138から螺旋状に上昇できるようになる前に、ハンドルボタン104は図7の中間位置まで動く必要がある。弁100を開くためには「押し」、次に「捩じる」という2段階の順次の操作が必要である。使用者がハンドルボタン104を下方に押圧しなければ、シ−ルユニット124を掛合させることはなく、ハンドル102はカバー154内で単に回転するだけである。
【0044】
従って、図示の弁100はシ−ルパッド144が弁座146から離れて動く前に、放出路118を通じて、酸素を送出口114内に放出する。即ち、トルクユニット112、120、122、156、158を掛合させるのに必要な短時間の間に、少量の酸素が制限された通路118を通じて放出するが、この短時間は弁100を次に開いた時、システム10内に高圧サージが発生するのを防止するのに十分である。従って、弁100を通じて、高圧の酸素が完全に流れる前に、圧力調整器12(図1参照)は比較的緩やかに、制御された流量で充填される。弁開放位置(図8参照)において、弁座146を通ずる酸素の流量は図7に示す中間位置において、放出路118を通ずる酸素の流量より著しく多い。
【0045】
操作のこの好適な方法において、使用者は圧力が弁100内で安定化するまで、まず、ハンドルボタン104を押圧する。ハンドルボタン104を押圧して、弁100を開き得るようにする時間は圧力調整器12の望ましい徐々の加圧のために十分である。この利用できる時間内に、送出口114内に十分な酸素を放出する弁100の能力は、例えば放出路118のための適切な横断面積を選択することによって、制御することができる。
【0046】
図8に示す開放位置では、弁100を通じて流れるほぼ全ての酸素は矢印170の方向に流れるが、放出路118を通じて流れない。従って、放出路118はガスの流れの中に運ばれる汚損小粒子によって詰まることがない。放出路118が詰まったとしても、弁100は目的とする作動装置になお酸素を供給するように依然として作動する。
【0047】
弁100を閉じるためには、使用者はハンドル102を握り、同時に、トルクユニット112、120、122、156、158を掛合させるため、ばね108の押圧力に抗して、ハンドルボタン104を押圧する。次に、ばね108を圧縮している間、使用者は手動でハンドル102を捩じり、シ−ルユニット124を戻して、螺旋状に動かし、弁座146にシ−ルするように接触させる。次に、ハンドルボタン104への下方への圧力を解放し、第1バイパス空間138の上部開口164内のOリング136に対するシ−ル位置まで、弁ロッド106の端部132をばね108が引張って戻す。
【0048】
上述の説明、及び図面は、本発明の目的、要旨、及び利点を達成し得る好適な実施例を示したに過ぎず、本発明はここに詳細に図示し、説明した実施例に限定されない。本発明は特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好適な実施例により構成した酸素供給システムの側面図である。
【図2】 図1の2−2線に沿う図1のシステムのサージ防止弁の横断面図である。
【図3】 操作の次の段階における図2のサージ防止弁の他の横断面図である。
【図4】 操作の他の段階における図2のサージ防止弁の更に他の横断面図である。
【図5】 本発明の他の好適な実施例により構成したサージ防止弁の断面図である。
【図6】 図5のサージ防止弁の下部の拡大図である。
【図7】 操作の次の段階における図5のサージ防止弁の他の横断面図である。
【図8】 操作の他の段階における図5のサージ防止弁の更に他の横断面図である。[0001]
Background of the Invention
The present invention relates to an apparatus for handling a gas such as high pressure oxygen. The present invention also relates to a valve that controls the flow of oxygen and to a system that reduces or prevents high pressure surges.
[0002]
Known high pressure oxygen delivery systems include an oxygen cylinder, a cylinder valve, and a pressure regulator. Oxygen cylinders in the United States are 154.7 kg / cm 2 (2200psi) or higher, 210.9kg / cm in other countries 2 It is filled with pure oxygen at a pressure in excess of (3,000 psi). In order to stop the flow of oxygen to the pressure regulator, a cylinder valve is attached to the oxygen cylinder. The pressure regulator adjusts the pressure of the tank, ie oxygen cylinder, to 14.1kg / cm 2 Designed to reduce pressures below (200 psi). Most pressure regulators in the United States have tank pressures of about 3.5 kg / cm 2 Designed to reduce to (50 psi). A typical pressure regulator in Europe has a tank pressure of about 4.2 kg / cm. 2 (60 psi).
[0003]
When the valve of the known oxygen system is opened rapidly, an undesirable high pressure surge is applied to the pressure regulator. In this technical field, it is necessary to prevent such a high-voltage surge, and it is necessary to prevent an increase in the temperature of a gas at risk of ignition.
[0004]
Portable oxygen systems used in adverse environments and / or used by unskilled personnel are at high risk of failure of the oxygen pressure regulator. Portable oxygen systems are used for emergency oxygen supplements at accident sites, medical emergencies such as heart attacks, and patient transport. Because of oxygen therapy, patients who are being treated at home using an oxygen concentrator as the primary oxygen source must have an oxygen cylinder in place in case the power supply fails. Even patients who are being treated at home use oxygen cylinders when they move out of the house. Therefore, there is a need for a valve that can reduce or eliminate the occurrence of high pressure surges and that can be easily used in such a portable system. Other uses include use in hospitals that use oxygen cylinders to transport patients. In hospitals, oxygen cylinders are used as emergency reserves.
[0005]
Known surge suppression devices are shown in US Pat. Nos. 3,841,353 (Acomb), 2,236,7662 (Baxter et al.), And 4,172,468 (Ruus). All of these devices have one or more of the following disadvantages. That is, the disadvantages of existing systems are that the pistons are relatively large, so the response is slow, the body is relatively long, the structure is complicated, the price is high, or it is difficult to position the device in various positions It has a simple structure.
[0006]
Acomb, U.S. Pat. No. 3,841,353, discloses a surge-preventing oxygen cylinder having a surge suppression device integrated into the cylinder valve. Since this device performs a function, a force that resists the spring force is required. The force against the spring force in this device is obtained by a stem connected to the valve handle. In addition, when the discharge orifice is clogged, no gas flows through the valve and no gas supply is available for use. In that case, the user assumes that the tank is full, but is empty, and there is a risk of such misunderstanding.
[0007]
U.S. Pat. No. 2,236,762 to Baxter et al. Discloses a pressure shock absorber for a welding system. This device uses an elongate piston with a hole in the center. Since this elongated piston has an increased moment of inertia, there is a disadvantage that the time for the piston to react to a pressure surge is increased. In addition, in order to control the flow rate of the gas flowing through the long hole, strict tolerance is inevitably required. In addition, the apparatus becomes relatively large due to the installation of a spring that abuts the elongated piston.
[0008]
Ruus U.S. Pat. No. 4,172,468 discloses a pressure shock absorber for a delivery system with an oxygen regulator having a two-part elongated piston. The elongated structure of the piston increases the moment of inertia, so the time required for the piston to react to a pressure surge is increased. Also, the two-part piston increases complexity and manufacturing costs. In addition, with this device, when the restricted passage is clogged, there is a danger that the gas will not flow and that, like Acomb's US Pat. No. 3,841,353, the tank is full but may be considered empty.
[0009]
Summary of invention
The present invention provides a first flow path for flowing gas at a first flow rate, a second flow path for flowing gas at a higher flow rate, and moving in a first direction to open the first flow path and open the second flow path. And providing a device having a handle that moves in the second direction and opens the second flow path, greatly eliminates the disadvantages of the prior art. In the preferred embodiment of the present invention, the device is a surge prevention valve.
[0010]
According to one aspect of the present invention, the handle moves in the axial direction to open the first flow path, and moves in the rotational direction to open the second flow path. In the preferred embodiment of the present invention, the handle must be moved axially to allow the second flow path to be opened. However, the invention is not limited to the preferred embodiments shown and described in detail herein.
[0011]
According to another aspect of the invention, a spring is used to press the handle member in a direction opposite to the first direction. Furthermore, a torque unit that can be engaged is adopted to transmit torque from the handle, and the second flow path is opened. In a preferred embodiment of the present invention, the spring is compressed to engage the torque unit.
[0012]
The present invention also relates to a surge prevention valve such as a valve used in a high pressure oxygen cylinder. The surge prevention valve has a housing having an introduction port and a delivery port. The seal unit is used to close the flow path from the inlet to the outlet, and the seal unit is provided with a discharge path. The valve is also provided with an actuator for opening the discharge path and moving the seal unit to open the main flow path.
[0013]
If desired, the seal unit is screwed onto the housing. If comprised in this way, using an actuator, a seal unit will be spirally moved to approach and separate from a valve seat, and a main channel will be opened. Furthermore, a valve rod may be provided to close the discharge path. The valve rod is installed so as to slide into the seal unit.
[0014]
The invention also relates to a method of operating a high pressure valve. This method moves the handle in a direction that allows gas to flow in the first path at a first flow rate (1), and then moves the handle in a second direction that causes gas to flow in the second path at a higher flow rate. Step (2). The method also includes the step of closing the valve. According to a preferred embodiment of the present invention, the method includes flowing oxygen through the pressure regulator to the user or to the device of interest (such as an artificial respirator). This method is used to gradually increase the flow rate into the pressure regulator to prevent the formation of high pressure surges in the system.
[0015]
According to another preferred embodiment of the present invention, the method for opening the valve comprises the step (1) of moving the handle button within the handle in a direction that allows gas to flow through the first path at the first flow rate. And (2) moving the entire handle in the second direction in which gas flows in the second path at a higher flow rate. According to one aspect of the invention, the direction that allows the gas to flow is the axial direction and the second direction is the rotational direction.
[0016]
The foregoing and other objects and advantages of the invention will become apparent upon reference to the following detailed description of the preferred embodiment of the invention, the appended claims and the accompanying drawings of several embodiments. .
[0017]
Detailed Description of the Preferred Embodiment
Referring to the drawings in which like elements are designated by like numerals, FIG. 1 shows an
[0018]
In FIG. 1, the
[0019]
In FIG. 2, the
[0020]
The
[0021]
As described in more detail below, the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
A torque unit is formed by
[0025]
The present invention is not limited to the specific gist and means of
[0026]
In this way, the
[0027]
The
[0028]
When the
[0029]
Accordingly, the illustrated
[0030]
In this preferred method of operation, the user first depresses the
[0031]
Even if the user tries to ignore this preferred operation method or the
[0032]
In the open position shown in FIG. 4, almost all oxygen flow through the
[0033]
In order to close the
[0034]
FIG. 5 shows a
[0035]
The
[0036]
As will be explained in more detail below, the
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
A torque unit is formed by the
[0040]
The
[0041]
In the position shown in FIG. 8, the
[0042]
Pushing the
[0043]
In order to engage the
[0044]
Thus, the illustrated
[0045]
In this preferred method of operation, the user first presses the
[0046]
In the open position shown in FIG. 8, almost all oxygen flowing through the
[0047]
To close the
[0048]
The foregoing description and drawings are merely illustrative of the preferred embodiments that can achieve the objects, gist and advantages of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments shown and described in detail herein. The present invention can be variously modified within the scope of the invention described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an oxygen supply system constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the surge prevention valve of the system of FIG. 1 taken along line 2-2 of FIG.
FIG. 3 is another cross-sectional view of the surge prevention valve of FIG. 2 at the next stage of operation.
FIG. 4 is yet another cross-sectional view of the surge prevention valve of FIG. 2 at another stage of operation.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a surge prevention valve constructed according to another preferred embodiment of the present invention.
6 is an enlarged view of a lower portion of the surge prevention valve of FIG.
7 is another cross-sectional view of the surge prevention valve of FIG. 5 at the next stage of operation.
8 is yet another cross-sectional view of the surge prevention valve of FIG. 5 at another stage of operation.
Claims (15)
前記装置に第1流量で酸素を流す第1流路(38,40)と、
前記第1流量より一層多い第2流量で前記装置に酸素を流す第2流路(64)と、
第1方向に動いて前記第1流路(38,40)を開き、前記第1方向と異なる第2方向に動いて前記第2流路(64)を開くことを可能にしたハンドル(72)と
を具える、該装置において、
サージを防止するサージ防止弁(20)を具え、このサージ防止弁(20)は、
導入口(24)と、送出口(26)と、前記導入口(24)から前記送出口(26)までの前記第2流路(64)とを有するハウジング(22)と、
前記第1流路(38,40)および前記ハンドル(72)を有し、前記第2流路(64)を閉じるシールユニット(28)と、
を具え、
前記ハンドル(72)は、前記第1方向に直線的に移動して前記第1流路(38,40)を開放する弁ロッド(30)と、前記ハンドル(72)から前記シールユニット(28)にトルクを伝えるよう掛合可能なトルクユニット(78〜84)とを有し、また前記シールユニット(28)全体を動かして前記第2流路(64)を開くアクチュエータを構成するものとし、
前記ハンドル(72)を、前記第1方向に前記直線的移動を行った後、前記トルクユニット(78〜84)を介して前記ハンドル(72)と前記シールユニット(28)とがトルク掛合状態となり、前記ハンドル(72)を前記非直線的な第2方向に動かすことにより、前記シールユニット(28)を、前記第1方向とは反対方向の第3方向への移動を生じさせて前記第2流路(64)を開く構成とした
ことを特徴とする加圧酸素取扱装置。An apparatus (10) for handling pressurized oxygen,
A first flow path (38, 40) for flowing oxygen at a first flow rate into the device;
A second flow path (64) for flowing oxygen through the device at a second flow rate greater than the first flow rate;
A handle (72) capable of moving in a first direction to open the first flow path (38, 40) and moving in a second direction different from the first direction to open the second flow path (64). In the device comprising:
A surge prevention valve (20) for preventing surge is provided, and this surge prevention valve (20)
A housing (22) having an introduction port (24), a delivery port (26), and the second flow path (64) from the introduction port (24) to the delivery port (26);
A seal unit (28) having the first flow path (38, 40) and the handle (72) and closing the second flow path (64);
With
The handle (72) moves linearly in the first direction to open the first flow path (38, 40), and from the handle (72) to the seal unit (28). A torque unit (78 to 84) that can be engaged with each other to transmit torque, and constitutes an actuator that moves the entire seal unit (28) to open the second flow path (64),
After the handle (72) is linearly moved in the first direction, the handle (72) and the seal unit (28) are engaged with each other via the torque units (78 to 84). By moving the handle (72) in the second non-linear direction , the seal unit (28) is moved in a third direction opposite to the first direction to cause the second direction. A pressurized oxygen handling apparatus characterized in that the flow path (64) is opened.
導入口(24)と、送出口(26)と、前記導入口(24)から前記送出口(26)までの第2流路(64)とを有するハウジング(22)と、
第1流路(38,40)およびハンドル(72)を有し、前記第2流路(64)を閉じるシールユニット(28)と、
を具えた、該サージ防止弁を具えた加圧酸素取扱装置の前記サージ防止弁を操作する方法において、前記方法は、以下の工程、すなわち、
前記ハンドル(72)の少なくとも一部を直線的に移動することにより弁ロッド(30)を第1方向に動かして、第1流量で前記第1流路(38,40)に酸素を流す工程と、
前記直線的移動を行った後、前記ハンドル(72)を非直線的な第2方向に動かすことができるよう前記ハンドル(72)が前記シールユニット(28)に対してトルク掛合状態となり、前記ハンドル(72)を前記非直線的な第2方向に動かして、前記シールユニット(28)を、前記第1方向とは反対方向の第3方向への移動を生じさせて前記第1流量より多い第2流量で前記第2流路(64)に酸素を流す工程と
から成ることを特徴とする方法。A surge prevention valve (20) for preventing surges,
A housing (22) having an introduction port (24), a delivery port (26), and a second flow path (64) from the introduction port (24) to the delivery port (26);
A seal unit (28) having a first flow path (38, 40) and a handle (72) and closing the second flow path (64);
In the method of operating the surge prevention valve of the pressurized oxygen handling apparatus comprising the surge prevention valve, the method comprises the following steps:
Moving the valve rod (30) in a first direction by linearly moving at least a portion of the handle (72) to flow oxygen through the first flow path (38, 40) at a first flow rate; ,
Wherein after the linear movement, becomes a torque engagement state the handle (72) relative to said handle (72) is the sealing unit so that it can be moved to a non-linear second direction (28), said handle (72) is moved in the second non-linear direction to cause the seal unit (28) to move in a third direction opposite to the first direction, thereby causing the first flow rate to be greater than the first flow rate. Flowing oxygen through the second flow path (64) at two flow rates.
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